Pengukuran Parameter Internal Super Kapasitor Sebagai Pengganti Baterai Telepon Selular Berdasarkan Karakteristik Pengisian dan Pengosongan

(1)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Patel, Komal R. and Rushi R. Desai (2012).“Calculation of Internal Parameters of

Super Capacitor to Replace Battery by Using Charging and Discharging

Characteristics”,International Journal of Engineering and Innovative Technology (IJEIT) Volume 2, Hal 1

[2] Alfith.”Bahan Ajar Elektronika Dasar”.Hal 9-14

[3] Jenis-Jenis Kapasitor [Online]. Tersedia:

//elektronika-dasar.web.id/jenis-jenis-kapasitor/. [25 Agustus 2016]

[4] Jayalakshmi, M (2008) Simple Capacitors To Supercapacitors.Int. J. Electrochem. Sci..Vol 3. Hal 1196 – 1217.

[5] Nur Fitriana, Vinda. 2014. Sintesis dan Karakterisasi Superkapasitor Berbasis

Nanokomposit

TiO2/C. Skripsi, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Negeri Malang.

[6] Sari Tri Mala (2016).Pengaruh Komposisi Dan Ketebalan Katoda LiMn2O4 (Lithium

Mangan Oksida) Pada Kapasitas Baterai Ion Lithium.

[7] Battery University (Online). Tersedia :

2016]

[8] Manurung Rumianto.2015. Analisis Daya Pada Baterai Dengan Metode Charge Dan

(2)

[9] Zubieta L., and R. Bonert (2000), “Characterization of Double Layer Capacitors

(3)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Umum

Penelitian ini didasarkan pada uji coba rangkaian yang disimulasikan. Simulasi

merupakan sebuah kegiatan percobaan yang dilakukan oleh laptop/pc berguna untuk

mengambil data yang diperlukan dan juga untuk mempermudah dalam melakukan suatu

percobaan. Dengan menggunakan simulasi, pengguna tidak perlu repot-repot mencari

bahan yang diperlukan dalam percobaan. Dan dalam penelitian ini digunakan SIMULINK

dari MATLAB.

Pada bab ini dibahas tentang perancangan rangkaian simulasi untuk baterai

dibahas. Selain itu juga dibahas mengenai bahan-bahan yang digunakan dalam melakukan

penelitian ini. Baterai telepon selular yang diteliti pada penelitian ini adalah baterai telepon

selular lithium ion (3.8V,2Ah). Kemudian data parameter internal super kapasitor diambil

dari jurnal internasional dengan kapasitansi 1500 F.

3.2 Spesifikasi Perangkat Penelitian

Adapun spesifikasi perangkat yang mendukung penelitian tugas akhir ini, meliputi

spesifikasi perangkat keras dan perangkat lunak

3.2.1 Perangkat Lunak

Perangkat lunak yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah Simulink

(4)

3.2.2 Perangkat Keras

Perangkat keras yang digunakan dalam penelitian ini adalah satu unit laptop dengan

spesifikasi Intel Core i3 prosesor 2.35 Ghz dengan system operasi windows 7.

3.3 Alat Selama Pengujian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah super kapasitor, baterai telepon

selular,sumber arus.

3.3.1 Super Kapasitor

Super kapasitor yang digunakan dalam penelitian ini adalah super kapasitor 1500 F

DLC .

3.3.2 Baterai Telepon Selular

Baterai yang digunakan dalam penelitian ini adalah baterai telepon selular

lithium-ion merk oppo (3.8V,2Ah).

3.3.3 Sumber Arus

Besar arus pengsian dan pengosongan baterai telepon selular lithium-ion

(5)

3.4 Rangkain Ekuivalen

Pada penelitian ini, rangkaian ekuivalen baterai telepon selular dan super

kapasitor dianggap sama. Gambar 3.1 merupakan rangkaian ekuivalen super kapasitor dan

baterai telepon selular. Terdapat tiga cabang pada rangkaian ekuivalen tersebut, dimana

sertiap cabang terdiri dari tahanan (R) dan kapasitansi (C).

Gambar 3.1 Rangkaian ekuivalen super kapasitor dan baterai telepon selular

Dalam bab ini, dalam penelitian ini akan dijelaskana bagaimana cara mendapatkan

nilai tahanan dan kapasitansi dari tiap cabang rangkaian ekuivalen.

1. Perhitungan parameter internal pada cabang pertama

• Tahap 1

Parameter internal pada cabang pertama dapat dicari setelah melakukan

proses pengisian super kapasitor/baterai telepon selular dengan arus pengisian

diatur konstan. Setelah itu, waktu pengisian dapat diatur, dimana waktu (t1)

pengisian awal diberikan selama 9 detik. Setelah dilakukan pengsimulasian

(6)

tegangan (V1) pada waktu pengisian selama 9 detik. Sehingga data diatas dapat

kita masukkan ke dalalam rumus untuk mencari nilai tahanan Ri.

Ri = � � • Tahap 2

Selanjutnya, mencari nilai kapasitansi (Ci0). Untuk mencari nilai

kapasitansi (Ci0), terlebih dahulu kita mencari nilai tegangan (V2), dimana

rumus mencari besar tegangan (V2) adalah :

V2 = V1 + ∆V

Selisih tegangan (∆V) saya pilih pada penelitian ini sebesar 0.5 V. Sehingga nilai tegangan (V2) dapat dicari. Setelah itu, waktu pengisian (t2) dapat dicari

pada pengsimulasian yang dilakukan pada simulink/matlab, karena waktu (t2)

merupakan waktu untuk mendapatkan tegangan (V2). Setelah waktu (t2)

didapat, maka dapat dicari besar selisih waktu (∆t). Setelah data diatas didapat, maka nilai kapasitansi (Ci0) dapat dicari dengan rumus :

Ci0 = Ich∆t ∆v

• Tahap 3

Dimana pada tahap ini tegangan (V3) merupakan tegangan pada saat super

kapasitor/baterai telepon selular dianggap penuh. Besar waktu (t3) didapat dari

lamanya tegangan (V3) penuh. Sekarang arus pengisian dimatikan atau diatur

sampai 0 volt (Ich = 0).

• Tahap 4

Pada tahap ini waktu (t4) dicari menggunakan rumus

(7)

Dimana 9 detik merupakan waktu pengosongan awal super kapasitor/baterai

telepon selular. Pada waktu pengosongan awal 9 detik ini didapat tegangan (V4).

Setelah data diatas didapat, maka dapat dicari total muatan yang disuplai pada

super kapasitor dengan menggunakan rumus :

��= ��ℎ ∗(t4−t1)

Setelah data diatas sudah didapat, saya dapat mencari nilai kapasitansi (Ci1)

menggunakan rumus :

Ci1 = 2 �4∗ �

��ℎ ∗(�4− �1)

�4 � −Ci0

2. Perhitungan parameter internal pada cabang kedua

• Tahap 5

Pada tahap ini tegangan (V5) dapat dicari dengan menggunakan rumus :

V5 = V4 - ∆V

Dimana selisih tegangan (∆V) yang dipilih adalah 0.5 volt. Sehingga tegangan (V5) dapat dicari. Setelah itu, waktu pengisian (t5) dapat dicari pada

pengsimulasian yang dilakukan pada simulink/matlab, karena waktu (t5)

didapat, maka didapat besar selisih waktu (∆t). Selisih waktu (∆t) dapat dicari menggunakan rumus :

∆t = t5 – t4

Untuk mendapatkan besar tahanan dalam (Rd), terlebiha dahulu saya

mencari nilai kapasitansi ( Cdiff ) menggunakan rumus :

(8)

Setelah data diatas didapat, maka saya dapat mencari nilai tahanan dalam

(Rd) menggunakan rumus :

Rd =�� 4−∆v

2� ∗ ∆t �� ∗ ∆v

• Tahap 6

Pada tahap ini waktu (t6) didapat dengan menggunakan rumus :

t6 = t5 + ( Rd * Ci1)

Dimana (Rd * Ci1) tidak boleh melebihi dari 100 detik, apabila lebih maka

yang dipilih adalah waktu maksimumnya yaitu 100 detik. Ketika waktu (t6)

didapat, maka tegangan (V6) akan didapat, dengan memasukkan waktu

pengosongan (t6) pada rangkaian simulink/matlab. Setelah data diatas didapat,

maka dapat dicari nilai kapasitansi dalam (Cd) dengan menggunakan rumus :

Cd =��

�6 − ��0 + ( Ci1

2 V6)�

3. Perhitungan parameter internal pada cabang ketiga

• Tahap 7

V7 = V6 - ∆V

Dimana selisih tegangan (∆V) yang dipilih adalah 0.5 volt. Sehingga tegangan (V7) dapat dicari. Setelah itu, waktu pengisian (t7) dapat dicari pada

pengsimulasian yang dilakukan pada simulink/matlab, karena waktu (t7)

(9)

∆t = t7 – t6

Setelah data diatas didapat, maka nilai tahanan (Rl) dapat dicari

menggunakan rumus :

Pada tahap ini diasumsikan bahwa tegangan super kapasitor/baterai

telepon selular sudah habis. Lamanya waktu (t8) sampai tegangan (v8) dianggap

habis adalah 30 menit. Setelah data diatas didapat,maka saya dapat mencari nilai

kapasitansi (Cl) dengan menggunakan rumus :

�� = ��

�8 − ��+� ��1

2 ∗ �8 ��–��

3.5 Parameter Internal Yang diamati

Berikut adalah parameter internal yang akan diamati dalam penelitian ini.

1. Ri : besar tahanan Ri

2. Ci0 : besar kapasitansi kapasitor Ci0

3. Ci1 : besar kapasitansi kapasitor Ci1

4. Rd : besar tahanan Rd

5. Cd : besar kapasitansi kapasitor Cd

6. R1 : besar tahanan R1

(10)

3.6 Matlab/Simulink

Gambar 3.2 merupakan tampilan awal ketika masuk kedalam Matlab.Di dalam

tampilan awal terdapat kolom command window. Di kolom tersebut saya mengetikkan

kata ‘simulink’.

Gambar 3.2 Tampilan awal Matlab

Setelah mengetikkan kata ‘simulink’ maka akan muncul Gambar 3.3. Gambar ini

merupakan tempat dimana saya mencari komponen atau simbol yang dibutuhkan untuk

(11)

Gambar 3.3 Tampilan Simulink library browser

Setelah Gambar 3.3 muncul, maka click new model untuk mendapatkan lembaran

kerja untuk menggambar rangkaian simulasi. Gambar 3.4 merupakan gambar tampilan

kerja untuk menggambar rangkaian simulasi.

Gambar 3.4 Tampilan lembar kerja rangkain simulasi

Dalam tugas akhir saya ini, penggunaan Matlab/Simulink digunakan untuk melihat

(12)

dilihat dari grafik/ scope.Grafik atau scope dapat dilihat pada Gambar 3.5. Dimana sumbu

x menyatakan waktu dan sumbu y menyatakan tegangan.

Gambar 3.5 Grafik yang menampilkan waktu dan tegangan

3.7 Rangkaian Simulasi

Gambar 3.6 merupakan rangkaian simulasi pengisian baterai telepon selular

lithium-ion (3.8V,2Ah, sedangkan Gambar 3.7 merupakan rangkaian simulasi

pengosongan baterai telepon selular lithium-ion (3.8V,2Ah . Dengan adanya rangkaian

simulasi baterai ini, peneliti dapat mencari nilai parameter internal baterai telepon selular

(13)

Gambar 3.6 Rangkain simulasi pengisian baterai telepon selular

(14)

3.8 Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian dari Tugas Akhir ini meliputi serangkaian proses seperti

pengumpulan data, pemodelanrangkaian, mengambil data yang diperlukan dari model

rangkaian, dan tahap terakhir yaitu penarikan kesimpulan. Keseluruhan proses penelitian

ditampilkan secara visual melalui diagram alir yang diperlihatkan pada Gambar 3.9.

Mulai

(15)

3.9 Pelaksanaan Penelitian

Langkah – langkah pengukuran parameter internal baterai adalah sebagai berikut :

1. Pengumpulan data

Data yang diperlukan pada penelitian ini terdiri dari :

- Data setelan bateri telepon selular

- Data parameter internal super kapasitor

2. Pemodelan rangkaian simulasi

Pada simulator SIMULINK MATLAB akan dirangkai sebuah rangkaian

sebuah rangkaian pengganti untuk pengisian dan pengosongan baterai, dengan

arus pengisian sama dengan arus pengosongannya. Dalam mengukur parameter

internal baterai telepon selular adalah mengukurnya dengan menganggap baterai

telepon selular sebagai sebuah super kapasitor.

3. Melakukan simulasi/pengukuran terhadap model rangkaian.

4. Mengambil data yang diperlukan dari pengujian, seperti :

Ri : besar tahanan Ri

Ci0 : besar kapasitansi kapasitorCi0

Ci1 : besar kapasitansi kapasitor Ci1

.Rd : besar tahananRd

Cd :besar kapasitansi kapasitor Cd

Rl : besar tahananRl

C1 : besar kapasitansi kapasitor C1

5. Membandingkan data parameter internal baterai dan super kapasitor.

6.Melakukan modifikasi yang dibutuhkan pada super kapasitor agar nilai parameter

(16)

BAB IV

HASIL SIMULASI DAN ANALISA

4.1 Umum

Pengukuran parameter internal baterai dilakukan dengan cara pengsimulasian pada

Simulink/Matlab. Rangkaian simulasi terdiri dari rangkaian simulasi pengisian dan

rangkaian simulasi pengosongan pada baterai telepon selular lithium ion(3.8V,2Ah). Arus

pengisian dan pengosongan baterai telepon selular lithium ion merk oppo (3.8V,2Ah)

diatur konstan sebesar 2 ampere.

4.2 Pengukuran Parameter Internal Baterai

Untuk melakukan pengukuran parameter internal baterai telepon selular lithium ion

merk oppo (3.8V,2Ah) diperlukan beberapa tahapan untuk mendapatkan hasil pengukuran

dengan pengsimulasian pada Simulink/Matlab. Setelah itu dilakukan perhitungan

parameter internal baterai telepon selular lithium ion merk oppo (3.8V,2Ah) berdasarkan

rangkaian ekuivalen baterai telepon selular yang dianggap sama dengan rangkaian

ekuivalen super kapasitor. Rangkaian ekuivalen baterai telepon selular dapat dilihat pada

Gambar 4.1.

(17)

• Tahap 1

Gambar 4.2 merupakan block parameter battery yang digunakan untuk

memasukkan data atau spesifikasi baterai yang kita gunakan.

Gambar 4.2 Block parameter battery

Parameter internal pada cabang pertama dapat dicari setelah melakukan proses

pengisian telepon selular lithium ion(3.8V,2Ah) dengan arus pengisian diatur

konstan sebesar 2 ampere. Setelah itu, waktu pengisian dapat diatur, dimana

waktu (t1) pengisian awal diberikan selama 9 detik. Setelah dilakukan

pengsimulasian pengisian telepon selular lithium ion(3.8V,2Ah) dengan waktu

dan arus diatur seperti diatas, maka didapat grafik (scope) yang menampilkan

besar tegangan(V1) pada waktu pengisian selama 9 detik. Gambar 4.3

merupakan grafik ketika dilakukan pengukuran dengan pengsimulasian selama 9

(18)

Gambar 4.3 Grafik pengisian baterai telepon selular selama 9 detik

Dari grafik dapat dilihat nilai tegangan(V1) baterai yang diisi selama 9 detiksebesar

2.2776 volt, dari data diatas nilai tahanan (Ri) dapat dicari dengan rumus :

Ri = V1 Ich=

2.4718

2 = 1.2359 Ω

• Tahap 2

Selanjutnya, mencari nilai kapasitansi (Ci0). Untuk mencari nilai kapasitansi

(Ci0), terlebih dahulu nilai tegangan (V2) dihitung, dimana rumus mencari besar

tegangan (V2) adalah :

V2 = V1 + ∆V = 2.4718 + 0.5 = 2.9718 V

(19)

Selisih tegangan (∆V) saya pilih pada penelitian ini sebesar 0.5 V. Sehingga nilai tegangan (V2) didapat sebesar 2.9718 V. Waktu (t2) yang dibutuhkan untuk

pengisian baterai telepon selular lithium ion (3.8V,2Ah) hingga mencapai

tegangan(V2) 2.9718 V adalah 27.2 detik. Grafik ketika tegangan (V2) dengan

waktu (t2) dapat dilihat pada Gambar 4.4 .Setelah itu dapat dihitung selisih waktu

(∆t) dengan rumus :

∆t = t2−t1 = 27.2−9 = 18.2 s

Dari data diatas, dapat dicari nilai kapasitansi (Ci0) menggunakan rumus :

Ci0 = Ich∆t ∆v= 2

18.2

0.5 = 72.8 F

• Tahap 3

Gambar 4.5 Grafik pengisian baterai telepon selular selama 2500 s

Tegangan (V3) baterai telepon selular lithium ion (3.8V,2Ah) dalam keadaan

penuh, yaitu 4.2 V. Waktu (t3) yang dibutuhkan agar baterai mencapai tegangan

(V3) 4.2 V adalah 2500 detik.Grafik waktu (t3) ketika tegangan penuh (V3) dapat

dilihat pada Gambar 4.5 . Setelah itu arus pengisian dimatikan atau diatur sampai

(20)

• Tahap 4

Gambar 4.6 Grafik pengosongan baterai telepon selular selama 9 s

Pada tahap ini waktu (t4) dicari menggunakan rumus

t4 = t3 + 9 s = 2500 + 9 = 2509 s

Dimana 9 detik merupakan waktu pengosongan awal baterai telepon selular lithium

ion (3.8V,2Ah). Grafik ketika waktu pengosongan 9 detik dapat dilihat pada

Gambar 4.6. Pada waktu pengosongan awal 9 detik ini didapat tegangan (V4) 4.003

detik. Setelah data diatas didapat, maka dapat dicari total muatan yang disuplai

pada super kapasitor dengan menggunakan rumus :

��= ��ℎ ∗(t4−t1) = 2∗(2500) = 5000 C

Setelah data diatas didapat, maka dapat dicari nilai kapasitansi (Ci1)

(21)

• Tahap 5

V5 = V4 - ∆V = 4.003 – 0.5 = 3.503 V

Waktu(t5) yang dibutuhkan untuk pengosongan baterai telepon selular lithium ion

(3.8V,2Ah) hingga mencapai tegangan (V5) 3.503 adalah 3070 detik. Maka dapat

dicari selisih waktu (∆t) menggunakan rumus :

∆t = t5−t4 = 3070−2509 = 561 s

�� =��0 + (Ci1∗V3) = 72.8 + (586.95∗4.2) = 2537.864 F

Setelah data diatas didapat, dapat dicari nilai tahanan dalam (Rd) menggunakan

rumus :

(22)

�6 =�5 + 3(Rd∗Ci1)

Dimana Rd * Ci1 = 100

Maka, didapat waktu(t6) pengosongan baterai telepon selular lithium ion

(3.8V,2Ah) dengan menggunakan rumus :

�6 =�5 + 3(Rd∗Ci1) = 3070 + 300 = 3370 s

Grafik pengosongan baterai selama 3370 s dapat dilihat pada Gambar 4.7.

Tegangan (V6) didapat dari waktu (t6) pengosongan baterai telepon selular

lithium ion (3.8V,2Ah) yaitu 3.1581 V. Setelah data diatas didapat, dapat dicari

nilai kapasitansi dalam (Cd) dengan menggunakan rumus :

Cd =��

(23)

�7 =�6− ∆V = 3.1581−0.5 = 2.6581 V

Waktu(t7) yang dibutuhkan pengosongan baterai telepon lithium ion (3.8V,2Ah)

untuk mendapatkan tegangan(V7) adalah 3472.8 detik. Grafik pengosongan

baterai selama 3472.8 detik dapat dilihat pada Gambar 4.8. Sehingga didapat

selisih watu (∆t) dengan menggunakan rumus :

∆t = t7−t6 = 3472.8−3370 = 102.8 s

Setelah data diatas didapat, dapat dicari nilai tahanan (Rl) dengan menggunakan

rumus :

Pada tahap ini tegangan baterai telepon selular lithium ion (3.8V,2Ah) dikatakan

habis. Dimana telepon selular lithium ion (3.8V,2Ah) dikatakan habis sewaktu

tegangan nya mencapai 2.7 V atau kurang.Grafik pengosongan baterai telepon

selular lithium ion (3.8V,2Ah) dapat dilihat pada Lampiran 5 Setelah data diatas

didapat, maka dapat dicari nilai kapasitansi (Cl) dengan menggunakan rumus :

��= ��

Tabel 4.2 merupakan parameter internal telepon selular lithium ion (3.8V,2Ah)

(24)

Tabel 4.2 Parameter internal telepon selular lithium ion (3.8V,2Ah)

Super kapasitor yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah 1500 F

DLC, dengan tegangan nominal 2.7 V. Dari Tabel 4.3 dapat dilihat bahwa nilai parameter

internal dari super kapasitor1500 F,2.7V[9].

Tabel 4.3 Parameter internal super kapasitor 1500 F DLC .

Parameter 470 F DLC 1500 F DLC

4.4 Perbandingan Parameter Internal Baterai Telepon Selular Lithium Ion(3.8V, 2Ah)

dengan Super Kapasitor 1500 F DLC.

Setelah mengetahui parameter internal baterai telepon selular lithium ion

(3.8V,2Ah) dan super kapasitor 1500 F DLC yang akan menggantikan fungsi baterai

telepon selular. Maka data pengsimulasian dan perhitungan parameter internal baterai

(25)

parameter internal super kapasitor 1500 F DLC, 2.7 V yang diambil dari jurnal

internasional. Perbandingan parameter internal baterai telepon selular lithium ion

(3.8V,2Ah) dan super kapasitor 1500 F DLC setelah diserikan sebanyak 2 buah dapat

dilihat pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Parameter internal baterai telepon selular lithium ion (3.8V,2Ah) dengan super

kapasitor 1500 F DLC.

Parameter

Baterai Super kapasitor

( 3.6 V, 2 Ah ) (1500 F DLC, 5.4 V )

Dari data diatas dapat lihat adanya perbedaan besar masing – masing parameter. Agar

super kapasitor dapat menggantikan fungsi baterai maka tegangan super kapasitor harus

sama atau lebih besar dari tegangan baterai. Banyaknya super kapasitor yang diserikan

adalah 2 buah.

4.5 Pengujian Untuk Pengisian Baterai Telepon Selular Dengan Super Kapasitor

Pada subbab ini akan dilakukan pengujian terhadap rangkaian ekuivalen baterai

telepon selular dan super kapasitor yang dianggap sama. Gambar dari rangkaian simulasi

untuk pengujian baterai telepon selular lithium ion (3.8V,2Ah) dengan super kapasitor

(26)

Gambar 4.9 Simulasi rangkaian ekuivalen baterai telepon selular dengan super kapasitor

Gambar 4.9 menunjukkan rangkaian simulasi dari super kapasitor dengan baterai

telepon selular yang dihubungkan dengan sumber tegangan. Rangkaian simulasi terdiri

dari 3 cabang, dimana setiap cabang terdiri dari tahanan dan kapasitansi. Cabang pertama

diatur waktu pengisian selama 10 detik. Pada cabang kedua diatur waktu pengisian selama

600 detik. Pada cabang ketiga diatur waktu pengisian selama 1800 detik. Data setiap

parameter yang terdapat pada rangkaian simulasi didapat dari Tabel 4.3. Pada Gambar 4.10

(27)

Gambar 4.10 Grafik pengisian super kapasitor selama 10 s

Dari Gambar 3.10 dapat dilihat besar tegangan super kapasitor selama proses

pengisian selama 10 detik adalah 1.3635 V. Sedangkan pada baterai telepon selular lithium

ion (3.8V,2Ah) besar tegangan pengisian selama 10 detik adalah 0.0463 V. Grafik

pengisian baterai telepon selular dapat dilihat pada Gambar 4.11.

(28)

Dari gambar 4.12 dapat dilihat besar tegangan super kapasitor adalah 3.8V.

Sedangkan pada baterai telepon selular lithium ion (3.8V,2 Ah) besar tegangan pengisian

selama 600 detik adalah 1.762 V. Grafik pengisian baterai telepon selular dapat dilihat

pada Gambar 4.13.

(29)

Dari Gambar 4.14 dapat dilihat besar tegangan super kapasitor adalah 3.1089 V.

Sedangkan pada baterai telepon selular lithium ion (3.8 V, 2 Ah) adalah 3.8 V. Grafik

pengisian baterai telepon selular dapat dilihat pada Gambar 4.15.

(30)

4.6 Pengujian Untuk Pengosongan Baterai Telepon Selular Dengan Super Kapasitor

Pada subbab ini akan dilakukan pengujian terhadap rangkaian ekuivalen baterai

telepon selular dengan super kapasitor yang dianggap sama. Simulasi ini dilakukan dengan

diberikan tahanan sebesar 10 Ω Gambar rangkaian simulasi untuk pengujian pengosongan baterai telepon selular dengan super kapasitor dapat dilihat pada Gambar 4.16.

Gambar 4.16 Rangkaian simulasi rangkaian ekuivalen baterai telepon selular dengan super

kapasitor

Gambar 4.16 merupakan rangkaian simulasi rangkaian dasar baterai telepon selular

lithium ion (3.8V,2 Ah) dengan super kapasitor 1500 F DLC. Waktu pengosongan diatur

selama 1800 detik. Data setiap parameter yang terdapat pada rangkaian simulasi diambil

dari Tabel 4.3. Pada subbab ini tegangan sumber pada tiap cabang berbeda-beda, dimana

tegangan sumber pada tiap cabang merupakan tegangan puncak yang di dapat dari simulasi

pengisian baterai telepon selular dengan super kapasitor pada subbab sebelumnya. Pada

(31)

Gambar 4.17 Grafik pengosngan super kapasitor selama 1800 s pada cabang pertama

Setelah diberikan tegangan sendiri pada kapasitansi yang terdapat pada cabang

pertama sebesar 1.3635V, terjadi peningkatan tegangan sebesar 0.3065 V. Hal ini

disebabkan karena terhubungnya setiap cabang pada rangkaian, sehingga terjadi

pemerataan tegangan pada tiap cabang. Pada Gambar 4.17 dapat dilihat bahwa terjadi

penurunan tegangan selama 1800 detik sebesar 1.546 V. Gambar 4.18 merupakan grafik

pengosongan baterai telepon selular.

Gambar 4.18 Grafik pengosongan baterai telepon selular selama 1800 s pada cabang

(32)

Pada gambar 4.18 tidak terlihat adanya pengosongan atau penurunan tegangan,

setelah diberikan tegangan sendiri sebesar 0.00463V pada kapasitansi di cabang pertama.

Namun tegangan keseluruhan pada rangkaian simulasi pengosongan baterai telepon selular

dengan super kapasitor mengalami penurunan tegangan. Pada Gambar 4.19 dapat dilihat

tegangan pada pengosongan baterai telepon selular lithium ion (3.8V, 2Ah) dengan super

kapasitor 1500 F DLC.

Gambar 4.19 Grafik pengosongan super kapasitor selama 1800 s pada cabang kedua

Gambar 4.19 merupakan grafik pengosongan super kapasitor ketika diberikan

tegangan sebesar 3.8 V pada kapasitansi yang terdapat pada cabang kedua rangkaian

simulasi. Terjadi pengosongan hingga mencapai tegangan 1.5527 V selama 1800 detik.

Gambar 4.20 merupakan grafik pengosoangan baterai telepon selular selama 1800 detik

(33)

Gambar 4.20 Grafik pengosongan baterai telepon selular selama 1800 s pada cabang kedua

Gambar 4.20 merupakan grafik pengosongan baterai telepon selular pada cabang

kedua selama 1800 detik, ketika diberikan tegangan sendiri sebesar 1.762V. Pada grafik

terlihat bahwa tegangan meningkat sebelum terjadi pengosongan hingga 1.93V. Setelah

mencapai tegangan 1.93V terjadi pengosongan baterai telepon selular sebesar 1.51667

selama 1800 detik. Gambar 4.21 merupakan grafik pengosongan super kapasitor selama

1800 detik pada cabang ketiga.

(34)

Gambar 4.21 merupakan grafik pengosongan super kapasitor pada cabang ketiga

selama 1800 detik ketika diberikan tegangan sendiri sebesar 3.1089V. Dari grafik dapat

dilihat penurunan tegangan sebesar 1.8776V selama 1800 detik. Gambar 4.22 merupakan

grafik pengosongan baterai telepon selular lithium ion (3.8V,2 Ah) selama 1800 detik.

Gambar 4.22 Grafik pengosongan baterai telepon selular selama 1800 s pada cabang ketiga

Gambar 4.22 merupakan grafik pengosongan baterai telepon selelular pada cabang

ketiga selama 1800 detik ketika diberikan tegangan sendiri sebesar 3.8V. Dari grafik dapat

(35)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Adapun beberapa kesimpulan dari pembahasan pada Tugas Akhir ini adalah

sebagai berikut :

1. Karakteristik dari superkapasitor dapat diterapkan juga pada baterai telepon selular

lithium ion (3.8 V , 2 Ah)

2. Pada pengukuran parameter internal baterai telepon selular lithium ion (3.8V,2Ah)

dengan arus pengisian 2A dan arus pengosongan 2A, diketahui tahanan Ri1 sebesar

1.2359Ω, Rd sebesar 1.65Ω, dan Rl sebesar 0.2359 Ω serta besar kapasitansi Ci1 sebesar 586.95 F, Cd sebesar 583.61 F, danCl sebesar 403.6 F

3. Pada pengujian rangkaian ekuivalen baterai telepon selular lithium ion (3.8V,2Ah)

dengan super kapasitor 1500F DLC dalam proses pengisian selama 10 detik didapat

tegangan super kapasitor sebesar 1.3635V dan tegangan baterai telepon selular

sebesar 0.063V. Pada pengisian 600 detik didapat tegangan super kapasitor sebesar

3.8V dan tegangan baterai telepon selular sebesar 1.762V.

4. Pada pengujian rangkaian ekuivalen baterai telepon selular lithium ion (3.8V,2Ah)

dengan super kapasitor 1500 F DLC dalam proses pengosongan selama 1800 detik

(36)

5.2 Saran

Adapun saran dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Untuk penelitian selanjutnya dapat dilakukan pada jenis baterai yang berbeda

2. Untuk penelitian selanjutnya dapat dilakukan dengan menggunakan aplikasi

(37)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik.

Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan

dielektrik.Gambar 2.1 merupakan gambar sederhana struktur kapasitor. Bahan-bahan

dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika

kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan

mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama

muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat

mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke

ujung kutup positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang nonkonduktif. Muatan elektrik

ini “tersimpan” selama tidak ada konduktif pada ujung- ujung kakinya.

Gambar 2.1 Struktur kapasitor

Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam

merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan

energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan

oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang digunakan sebagai insulator dinamakan

(38)

elektrodanya. Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut

akan berhenti bila kapasitor telah penuh[2].

2.1.1 Kapasitansi

Muatan (Q) diukur dengan satuan coulomb dan kapasitor yang memperoleh muatan

listrik akan mempunyai tegangan antar terminal sebesar V volt.

Kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan disebut kapasitansi (C) . Kapasitansi ini diukur berdasarkan besar muatan yang dapat disimpan pada suatu kenaikan

tegangan, persamaannya dinyatakan oleh Persamaan 2.1 [2].

��,� = �� ,�

�� ,� (2.1)

Atau persamaan diatas disederhanakan menjadi Persamaan 2.2.

� =��_� (2.2)

2.1.2 Energi Pada Kapasitor

Kapasitor dapat digunakan untuk menyimpan energy listrik dalam bentuk muatan

listrik. Banyaknya energi yang tersimpan di dalam sebuah kapasitor sama besarnya dengan

kerja yang dilakukan oleh muatan listrik. Selama proses pengisian kapasitor, sebuah

sumber arus searah seperti baterai melakukan kerja dengan memindahkan muatan listrik

dari satu lempeng konduktor dan menimbunnya kelempeng konduktorlainnya. Energi yang

tersimpan dalam kapasitor dapat dihitung dengan Persamaan 2.3 [2].

(39)

2.1.3 Pengisian dan Pengosongan Muatan Pada Kapasitor

Saat pengisian dan pengosongan muatan pada kapasitor, waktu lamanya pengisian

dan pengosongan muatannya tergantung dari besarnya dari resistansi dan kapasitansi yang

digunakan pada rangkaian. Pada saat saklar menghubungkan ke titik 1 arus listrik mengalir

dari sumber-sumber tegangan melalui komponen R menuju komponen C. tegangan pada

kapasitor meningkat dari 0 volt sampai sebesar tegangan sumber, kemudian tak terjadi

aliran, saklar dipindahkan posisinya ke saklar 2 maka terjadi proses pengosongan. Seperti

ditunjukkan oleh Gambar 2.2[2].

Gambar 2.2 Rangkaian RC hubungan seri dicatu oleh tegangan dc

Tegangan kapasitor menurun, arah arus berlawanan dari arah pengisian. Tegangan pada R

menjadi negative dan berangsur-angsur tegangan nya menjadi 0 volt

2.1.4 Hubungan Seri dan Paralel Kapasitor

Hubungan seri

Kapasitor yang dihubungkan seri, kemampuan menahan listrik akan menjadi lebih

tinggi, kapasitansi totalnya menjadi lebih rendah dan bahan dielektrikum seolah-olah

menjadi lebih tebal. Jumlah muatan listrik pada setiap kapasitor menjadi sama besar. Jika

perbedaan potensial tiap-tiap kapasitor sama dengan pemberian tegangan pada rangkaian

(40)

Gambar 2.3 Rangkaian seri kapasitor

Berdasarkan Gambar 2.3, maka diperoleh Persamaan 2.4.

1

��

=

1

�1

+

1

�2

+

1

�3 (2.4)

Hubungan Paralel

Beberapa kapasitor dihubungkan parallel yang diberi tegangan V seperti Gambar

2.4, memiliki tegangan pada tiap-tiap kapasitor sama dengan tegangan sumber yang

dicantumkan.

Gambar 2.4 Rangkaian paralel kapasitor

Berdasarkan Gambar 2.4, maka diperoleh Persamaan 2.5[2].

(41)

2.1.5 Tipe Kapasitor

Kapasitor yang dipelajari dan digunakan dalam rangkaian elektronika ada beberapa

jenis. Cara membedakan kapasitor juga ada beberapa sudut pandang yang digunakan,

kapasitor dapat dibedakan berdasarkan kapasitasnya, berdasarkan dielektrikum yang

digunakan dan polaritas kapasitor. Berdasarkan kapasitas dari suatu kapasitor, maka

kapasitor dapat dibedakan dalam 2 jenis.

1. Kapasitor tetap

Kapasitor tetap adalah kapasitor yang memiliki kapasitansi tetap dan tidak dapat

diubah-ubah. Pada kategori kapasitor tetap, terdapat 2 jenis kapasitor yang dapat dibedakan

berdasarkan polaritas elektrodanya[3].

a. Kapasitor polar

Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan

dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk

kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan – di badannya.

Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses

pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutup positif anoda

dan kutup negatif katoda. Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum,

aluminium, magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc)

permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida

(oxide film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti

pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup kedalam larutan

electrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan

electrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan electrolyte

(42)

Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada

permukaannya.

Gambar 2.5 Kapasitor polar

Dengan demikian berturut-turut plat metal (anoda). Lapisan metal-oksida

dan electrolyte (katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan

metal-oksida sebagai dilektrik. Besar kapasitansi berbanding terbalik dengan tebal

dielektrik. Lapisan metal-oksida ini sangat tipis, sehingga dengan demikian

dapat dibuat kapasitor yang kapasitansinya cukup besar. Karena alasan

ekonomis dan praktis, umumnya bahan metal yang banyak digunakan adalah

aluminium dan tantalum. Bahan yang paling banyak dan murah adalah

aluminium. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan plat aluminium ini

biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu dapat diperoleh kapasitor

yang kapasitansinya besar. Sebagai contoh 100uF, 470uF, 4700uF, dan lain-lain,

yang sering juga disebut kapasitor elco. Bahan electrolyte pada kapasitor

tantalum ada yang cair tetapi ada pula yang padat. Disebut electrolyte padat,

tetapi sebenarnya bukan larutan electrolyte yang menjadi elektroda negatifnya,

melainkan bahan lain yaitu manganese-dioksida. Dengan demikian kapasitor

jenis ini bisa memiliki kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan

(43)

lama. Kapasitor ini juga memiliki arus bocor yang sangat kecil, jadi dapat

dipahami mengapa kapasitor tantalum menjadi relatif mahal.

b. Kapasitor non-polar

Kapasitor non polar adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan

dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan yang

popular serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil.

Tersedia dari besaran pF sampai beberapa uF, yang biasanya untuk aplikasi

rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan

dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene

terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene,

polycarbonate, metalized paper dan lainnya.

2. Kapasitor tidak tetap/kapasitor variabel

Kapasitor tidak tetap atau kapasitor variabel adalah kapasitor yang nilai

kapasitansinya dapat diubah atau kapasitansinya dapat diatur sesuai keinginan dengan

batas maksimal sesuai yang tertera pada kapasitor tersebut. Contoh suatu kapasitor variabel

(Varco/trimer kapasitor) tertulis 100pF maka kapasitansi kapasitor tersebut dapat diatur

maksimal 100pF sampai mendekati 0 pF. Gambar 2.6 merupakan kapasitor tidak tetap

(44)

2.2 Super Kapasitor

Superkapasitor adalah kapasitor double layer, energi disimpan oleh transfer

muatan pada batas antara elektroda dan elektrolit. Ketika komposit logam oksida

dan karbon digunakan sebagai elektroda untuk superkapasitor, mekanisme

penyimpanan termasuk kapasitansi lapisan ganda ( double layer capacitance) dan

pseudocapacitance, sehingga menghasilkan kapasitansi yang lebih tinggi. Struktur super kapasitor dapat dilihat pada Gambar 2.7[4].

.

Gambar 2.7 Struktur super kapasitor

Superkapasitor dapat menggantikan baterai berkaitan dengan sifatnya yang

mampu bertahan lama meskipun diisi ulang berkali-kali serta mempunyai kemampuan

mengisi ulang dengan cepat. Kebutuhan waktu yang singkat dalam pengisian ulang ini

menyebabkan superkapasitor mempunyai potensi yang besar dibandingkan baterai. Hal ini

disebabkan karena baterai harus mengubah energi listrik menjadi bentuk kimia agar energi

ini dapat tersimpan.

Superkapasitor memiliki sifat yang melengkapi kekurangan dari baterai dan

(45)

memiliki rapat daya yang sangat rendah. Sedangkan kapasitor konvensional pada

umumnya memiliki rapat daya yang sangat tinggi namun rapat energinya sangat rendah.

Super kapasitor menghasilkan rapat daya yang tinggi serta rapat energi yang tinggi. Rapat

daya berhubungan dengan “kekuatan” (jumlah watt) kombinasi dari arus dan volt,

sedangkan rapat energi berhubungan dengan waktu pemakaian. Posisi super kapasitor,

dibandingkan dengan baterai dan kapasitor konvensional [5].

Kelebihan superkapasitor dibandingkan dengan baterai atau super kapasitor konvensional

adalah:

1. Superkapasitor memiliki ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan baterai

sehingga, menjadikan super kapasitor lebih ringan dibandingkan dengan baterai.

2. Superkapasitor memiliki akses yang cepat untuk menyimpan energi, pengisian yang

sangat cepat dibandingkan dengan baterai.

3. Siklus charge/discharge 106 kali dibandingkan baterai.

4. Rapat energi superkapasitor adalah 10-100 kali lebih besar dibandingkan dengan

kapasitor konvensional (tipe 20-70 MJ/m3).

5. Nilai kapasitansinya lebih dari 5 F/cm2.

6. Memiliki efisiensi yang tinggi yaitu 95%. Rapat daya 10 kali lebih besar dibandingkan

dengan baterai.

7. Waktu charge dan discharge sangat singkat.

(46)

2.3 Baterai

Baterai didefenisikan sebagai suatu alat yang dapat mengubah langsung energi

kimia menjadi energi listrik melalui proses elektrokimia. Pengertian baterai yang saat ini

umum digunakan sesungguhnya mencakup satu atau beberapa sel baterai yang

digabungkan secara seri atau paralel sesuai dengan tegangan dan kapasitas listrik yang

diinginkan. Sel baterai adalah unit terkecil dari suatu sistem proses elektrokimia yang

terdiri dari elektroda, elektrolit, separator, wadah terminal / current collector. Listrik yang

dihasilkan oleh sebuah baterai muncul akibat adanya perbedaan potensial energi listrik

kedua buah elektrodanya. Perbedaan potensial ini dikenal dengan potensial sel atau gaya

gerak listrik (ggl). Struktur baterai dapat dilihat pada Gambar 2.8[6]. Komponen terpenting

dari sel baterai yaitu:

1. Anoda / Elektroda negatif yaitu elektroda yang melepaskan elektron ke rangkaian luar

serta mengalami proses oksidasi pada proses elektrokimia berlangsung.

2. Katoda / Elektroda positif yaitu elektroda yang menerima elektron dari rangkaian luar

serta mengalami proses reduksi pada proses elektrokimia berlangsung.

3. Elektrolit adalah zat yang jika dilarutkan dalam air menghasilkan larutan yang dapat

menghantarkan arus listri. Sebuah elektrolit yang cocok harus memiliki konduktivitas

elektron yang baik, stabilitas kimia tinggi, biaya murah dan menjamin keselamatan.

Elektrolit berfungsi sebagai penghantar ion litium dari anoda ke katoda dan begitu pula

sebaliknya. Pergerakan elektron dalam elektrolit dan diantara elektroda akan

menghasilkan arus listrik

4. Separator adalah material berpori yang diletakkan diantara anoda dan katoda, yang dapat

mencegah terjadinya gesekan antara kedua elektroda tersebut yang dapat menyebabkan

(47)

Gambar 2.8 Struktur baterai

2.3.1 Jenis Baterai

Baterai yang digunakan dalam Penelitian ini adalah baterai lithium ion. Lithium ion

merupakan salah satu nama yang digunakan untuk bahan aktif sebuah baerai. Penulisan

nama dapat ditulis dengan lengkap atau disingkat dengan menulis rumus kimianya.

Misalnya, lithium cobalt oxide, salah sati jenis baterai lithium ion yang paling umum,

memiliki symbol kimia LiCoO2 dan singkatan LCO.

Karena memiliki spesifikasi energy yang tinggi, Li-Cobalt menjadi pilihan popular

untuk telepon selular, laptop, dan kamera digital. Baterai terdiri dari katoda cobalt oksida

dan anoda grafit karbon. Katoda memiliki struktur yang berlapis , ion lithium bergerak dari

anoda ke katoda. Kelemahan lithium cobalt adalah masa hidup yang relatif singkat dan

memiliki baban yang terbatas. Gambar 2.9 merupakan struktur Li-Cobalt[7].

(48)

Li-Cobalt tidak dapat diisi dan dipakai pada saat arusnya lebih besar dibandingkan

dengan C-ratingnya. Sehingga 18.650 sel dengan muatan 2400 mAh hanya dapat diiisi dan

dikosongkan dengan arus 2400 mA. Jika dipaksakan dengan bebang yang lebih tinggi dari

2400 mA, maka akan menyebabkan baterai kelebihan energi. Tabel 2.1 merupakan

spesifikasi Li-Cobalt.

Tabel 2.1 Spesifikasi baterai Lithium Cobalt Oxide

2.3.2 Kapasitas Baterai

Kapasitas baterai merupakan kemampuan baterai menyimpan daya listrik

(49)

kapasitas, tergantung dari banyaknya bahan aktif pada plat positif maupun plat

negatif yang bereaksi, dipengaruhi oleh jumlah plat tiap-tiap sel, ukuran, dan tebal

plat, kualitas elektrolit serta umur baterai. Kapasitas energi suatu baterai dinyatakan

dalam ampere jam (Ah), misalkan kapasitas baterai 100 Ah 12 volt artinya secara

ideal arus yang dapat dikeluarkan sebesar 5 ampere selama 20 jam pemakaian[8].

Besar kecilnya tegangan baterai ditentukan oleh besar / banyak sedikitnya

sel baterai yang ada di dalamnya. Sekalipun demikian, arus hanya akan mengalir

bila ada konduktor dan beban yang dihubungkan ke baterai. Kapasitas baterai juga

menunjukan kemampuan baterai untuk mengeluarkan arus (discharging) selama

waktu tertentu, dinyatakan dalam Ah (Ampere – hour). Berarti sebuah baterai dapat

memberikan arus yang kecil untuk waktu yang lama atau arus yang besar untuk

waktu yang pendek. Pada saat baterai diisi (charging), terjadilah penimbunan

muatan listrik. Jumlah maksimum muatan listrik yang dapat ditampung oleh baterai

disebut kapasitas baterai dan dinyatakan dalam ampere jam (Ampere - hour),

muatan inilah yang akan dikeluarkan untuk menyuplai beban ke pelanggan.

Kapasitas baterai dapat dinyatakan dengan persamaan dibawah ini :

(50)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Super kapasitor merupakan perangkat baru dalam media penyimpanan energi.

Super kapasitor diatur oleh persamaan dasar yang sama dengan kapasitor konvensional,

tetapi super kapasitor memanfaatkan luas permukaan elektroda yang lebih dan dilektrik

tipis untuk mencapai kapasitansi yang lebih besar. Hal ini memungkinkan kerapatan energi

yang lebih besar dibandingkan dengan kapasitor konvensional dan kerapatan muatan yang

lebih besar dibandingkan dengan baterai[1].

Sejauh ini para ahli telah melakukan penelitian terhadap super kapasitor, salah

satunya penelitian tentang bagaimana mengukur parameter internal dari sebuah kapasitor

dengan melihat karakteristik pengisian dan pengosongan dari super kapasitor tersebut

dengan arus pengisian yang berbeda-beda. Namun jika dibutuhkan nilai tegangan yang

lebih besar dari yang tersedia, maka pilihan satu-satunya adalah dengan menserikan

beberapa super kapasitor agar mendapatkan nilai tegangan yang lebih besar.

Oleh sebab itu dalam Tugas Akhir ini, dilakukan simulasi terhadap baterai telepon

selular untuk mengetahui tegangan, waktu pengisian dan pengosongan beterai telepon

selular. Setelah itu dapat dilakukan perhitungan parameter internal baterai telepon selular

(51)

1.2 Perumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah :

1. Melakukan pengukuran dengan cara simulasi dan perhitungan parameter internal baterai

telepon selular berdasarkan karakteristik pengisian dan pegosongan.

2. Mencari data parameter internal super kapasitor agar dapat digunakan sebagai pengganti

baterai telepon selular.

3. Membandingkan pengukuran dengan cara simulasi dan perhitungan parameter internal

telepon selular berdasarkan karakteristik pengisian dan pengosongan dengan parameter

internal super kapasitor yang di dapat dari jurnal internasional.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian adalah untuk menganalisis karakteristik super

kapasitor sebagai pengganti baterai telepon selular dengan mengamati karakteristik

pengisian dan pengosongan.

1.4 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah :

1. Parameter internal baterai telepon selular yang diamati pada penelitian ini adalah baterai

telepon selular lithium ion (3.8V, 2Ah).

2. Super kapasitor yang digunakan untuk mengganti baterai telepon selular lithium ion

(3.8V,2Ah) adalah super kapasitor 1500 F DLC.

3. Parameter internal yang diamati adalah tahanan, kapasitansi.

(52)

5. Pengamatan karakteristik pengisian dan pengosongan baterai telepon selular dilakukan

dengan simulasi menggunakan Simulink/Matlab.

1.5 Manfaat Tugas Akhir

Dari penelitian Tugas Akhir ini diharapkan super kapasitor dapat digunakan sebagai

pengganti baterai telepon selular.

1.6 Metode Penelitian

Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.

1. Studi Literatur

Melakukan studi dari berbagai sumber seperti buku, jurnal, artikel, dan berbagai

sumber pustaka lainnya yang dapat mendukung penulisan tugas akhir.

2. Pengumpulan Data

Penulis malaksanakan pengumpulan data yang berkaitan dengan baterai telepon

selular dan super kapasitor.

3. Pemodelan dan Simulasi

Setelah mendapatkan data, penulis akan memodelkan nya dalam bentuk simulasi

dengan menggunakan perangkat lunak MATLAB/SIMULINK.

4. Analisa Data dan Penarikan Kesimpulan

Melakukan analisis karakteristik super kapasitor dan baterai telepon selular dan

(53)

5. Penulisan Buku Tugas Akhir

Penulisan laporan dilakukan sebagai penggambaran kesimpulan dari Tugas Akhir ini.

Kesimpulan tersebut merupakan jawaban dari permasalahan yang dianalisis. Selain

itu juga dapat diberikan saran sebagai masukan berkaitan dengan apa yang telah

dilakukan.

1.7 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan alaporan tugas akhir ini dibagi manjadi lima bab, dengan

masing-masing bab diuraikan sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitan, batasan masalah,

manfaat penelitian, metode penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini membahas dasar teori yang berhubungan dengan super kapasitor

dan baterai sebagai media penyimpanan energi listrik.

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN

Berisi tentang data pengukuran karakteristik super kapasitor dengan baterai

telepon selular.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang hasil pengujian dan analisis terhadap simulasi yang

dilakukan.

BAB V : Penutup

(54)

ABSTRAK

Berbagai teknologi penyimpanan energi listrik sudah banyak dikembangkan untuk

mendukung berbagai aplikasi. Baterai flywheels, fuel cells adalah contoh umum perangkat

penyimpanan energi. Super kapasitor merupakan salah satu teknologi sebagai media

penyimpanan energi, yang digunakan untuk mengganti baterai dengan menganalisa

parameter internalnya.

Dalam penelitian ini, parameter internal super kapasitor merupakan syarat agar

karakteristik baterai dapat diamati. Untuk mendapatkan parameter internal baterai, maka

dibuat pemodelan dalam bentuk simulasi berdasarkan karakteristik pengisian dan

pengosongan.

Hasil pengujian ini diperoleh bahwa pada pengukuran parameter internal baterai

telepon selular lithium ion (3.8V,2Ah) dengan arus pengisian 2A dan arus pengosongan

2A, diketahui tahanan Ri1 sebesar 1.2359Ω, Rd sebesar 1.65Ω, dan Rl sebesar 0.2355 Ω

serta besar kapasitansi Ci0 sebesar 72.8 F, Ci1 sebesar 586.95 F, Cd sebesar 583.61 F,

danCl sebesar 403.6 F dan data parameter internal super kapasitor yang diamati, diambil

dari perusahaan, bahwa data yang diperoleh dari super kapasitor 1500 F DLC dengan arus

pengisian 2A dan arus pengosongan 2A, diketahui tahanan Ri1 sebesar 1.5 mΩ, Rd sebesar

0.4 Ω, dan Rl sebesar 3.2 Ω serta besar kapasitansi Ci0 sebesar 900 F, Ci1 sebesar 600 F,

Cd sebesar 200 F, dan Cl sebesar 330 F.

Kata kunci : Baterai Telepon Selular, Super Kapasitor, Karakteristik Pengisian dan

(55)

PENGUKURAN PARAMETER INTERNAL SUPER KAPASITOR SEBAGAI

PENGGANTI BATERAI TELEPON SELULAR BERDASARKAN

KARAKTERISTIK PENGISIAN DAN PENGOSONGAN

Diajukan untuk memenuhi persyaratan

menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemaen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh

Ricki Frans Sitorus

110402093

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(56)

(57)